Subsurface constructions, such as tunnels, create hydrogeological challenges in mitigating risk of subsidence due to groundwater drawdown. Presenting readily made precautionary mitigation plans, such as strategically planned artificial recharge applications, can help effectivise the mitigation process. The Bypass Stockholm project comprises of several subsurface constructions which may lower the surrounding groundwater level through tunnel leakage. Risk of land subsidence persists in the nearby urban area of Vinsta, Stockholm, where a groundwater drawdown may cause the clays in the area to experience land subsidence. A hydrogeological modelling approach was used in the area to create strategic artificial infiltration plans that could be employed as a mitigative response to the drop in groundwater head. In order to simulate the potential tunnel drainage, a steady state hydrogeological model was built using MODFLOW. A 220 l/s tunnel leakage was then simulated. Four different artificial groundwater infiltration scenarios were then conceptualized and simulated to observe effects on groundwater heads. The groundwater levels of the baseline model of the area fit the calibration targets with average absolute deviation of 0.18 m. The tunnel drainage scenario lowered the groundwater level in the till aquifer and bedrock by 0 - 1.5 m and 0.5 - 5 m respectively, with higher drawdowns observed closer to the tunnel. The infiltration scenarios mitigate the groundwater drawdown with different efficacies; proximity to the recharge point, and discharge into the till aquifer were observed to have the highest effect on groundwater recharge in the model. The model could have been improved by improving the data quality surrounding the hydraulic conductivity of the bedrock, as it had the highest effect according to the parameter sensitivity analysis. / Konstruktioner under mark kan skapa hydrogeologiska utmaningar, såsom sättningsrisk orsakade av grundvattenavsänkning. Ett sätt att effektivisera åtgärdsprocessen är att förbereda för eventuell artificiell grundvatteninfiltration. Vägprojektet Förbifart Stockholm innefattar konstruktioner under mark och riskerar, genom inläckage, att sänka grundvattennivån i omgivningen. Ett potentiellt problemområde är stadsdelen Vinsta, delar av vars är byggd på sättningskänslig lera som kan påverkas av en grundvattenavsänkning. För att kunna motverka en grundvattensänkning i Vinsta har hydrogeologisk modellering utförts för att strategiskt planera artificiell grundvatteninfiltration. Ett tunnelläckage på 220 l/s har simulerats genom en hydrogeologisk steady state-modell i MODFLOW. Fyra olika scenarier för grundvatteninfiltration har konceptualiserats och simulerats för att observera påverkan på grundvattennivån. Den spatialt variabla grundvattennivån i grundmodellen nådde kalibreringsmålen med en genomsnittlig absolutavvikelse på 0,18 m. Modellen för tunnelläckage resulterade i att grundvattennivån i moränakvifären och berget sjönk med 0 – 1,5 resp. 0,5 – 5 m, med större grundvattensänkning närmare tunneln. Scenarierna för infiltration motverkade grundvattensänkningen i olika grad. Närhet tilltunneln, eller platsen för inläckage, samt den hydrauliska konduktiviteten mellan infiltrationen och akvifären visade störst påverkan på resultatet för att motverka grundvattensänkningen. Känslighetsanalysen för parametrarna i modellen visade att berget och dess hydrauliska konduktivitet hade störst påverkan på resultatet. Tillgång till bättre data för berget möjliggör förbättrat modelleringsresultat.

Inläckage av grundvatten är ofrånkomligt i en bergtunnel, men måste vanligen begränsas för att inte medföra skador på både omgivning och den egna anläggningen. Denna begränsning uppnås genom tätning av tunneln och kontrolleras med mätningar av inläckaget. Vilka begränsningsvärden för inläckaget som är möjliga att uppnå, baseras på prediktioner av inläckaget och fastslås i tillståndet som ges för denna vattenverksamhet. Syftet med det här arbetet är att få förståelse för orsakerna till avvikelser mellan det faktiska inläckage som mätningarna visar (utfallet) och det predikterade inläckaget. För att göra detta kommer en fallstudie att genomföras på anläggningen av två ramptunnlar, Solhems- och Kälvestatunneln, i infrastrukturprojektet E4 Förbifart Stockholm. Baserat på fallstudien skapas en ny konceptuell modell av de två ramptunnlarna som inkluderar information om jord-, berg- och grundvattenförhållanden som framkommit till och med i byggskedet. Utifrån denna konceptuella modell görs nya prediktioner av inläckaget med en analytisk formel. Detta jämförs med den konceptuella modell i systemhandlingsskedet från vilken de ursprungliga prediktionerna gjordes. De nya beräkningarna predikterar genomgående ett högre inläckage än de ursprungliga och avviker mindre från utfallet på flertalet delsträckor. Orsakerna till avvikelserna utvärderas, framförallt med avseende på ansatt hydraulisk konduktivitet då detta visat sig ha stor effekt på prediktionerna. Utvärderingen visade att den hydrauliska konduktiviteten i berget generellt var för lågt ansatt, något som hade kunnat förutsägas med annorlunda datainsamling i ett tidigare skede. Mer specifikt orsakade en svaghetszon, som borttagits i tidigare skeden men som observerats i byggskedet, stora avvikelser mellan prediktion och utfall på åtminstone en delsträcka i Solhemstunneln. Om informationen om svaghetszoner tolkats annorlunda i ett tidigare skede hade även detta kunnat förutsägas. / Groundwater inflow to a rock tunnel is inevitable, but nonetheless important to limit. Otherwise both the surroundings and the tunnel itself risk becoming subject to damage. To prevent this, legal limitations are set for the inflow. Measurements are then made to ensure that the inflow does not exceed these limitations. When constructing a tunnel in hard rock, the limit objectives are hopefully met through the filling of rock fractures through grouting. Inflow predictions are made at an early stage of a tunnel project, both in order to establish the legal requirements but also as basis for grouting design. The aim of the work reported is to understand why these predictions in some cases deviate from the measured inflow. To accomplish this, a case study on two road tunnels in one of Sweden's most comprehensive infrastructure projects of all time, the construction of a motorway bypass around the capital Stockholm, is presented and assessed. Several causes of deviations between inflow predictions and observations in these two tunnels are suggested, most of them related to the hydraulic conductivity of the rock. Overall the rock quality seems to be worse than predicted. In one tunnel segment in particular, one cause of major deviations from inflow predictions is due to a fracture zone which has not been accounted for. These identified causes of increased inflow could have been foreseen in an early stage of the project, either through more extensive investigations or different interpretations of existing data. New inflow predictions have been made based on the suggested corrections. The result is consistently higher than the predictions made earlier and mostly less deviant from observations. This indicates that the real inflow is probably higher than initially predicted.

No description available.

Drinking water systems aim to remove, reduce, and prevent microbial contamination in water by usingmultiple barriers from catchments to consumers. Water distribution networks are vulnerable tocontamination from external sources if they lose their physical or hydraulic integrity. The leading causeof intrusion is losing hydraulic integrity due to low pressure in the water distribution networks. Eventsthat lead to low pressure in the water distribution networks can result in transient or sustained lowpressure lasting from milliseconds in a transient to hours and days in sustained low-pressure events.This study studied two sustained low-pressure events with durations of one to five hours, leading tointrusion in the water distribution network. The first event was the pump shut down, and the secondwas the pipe repair. Different durations, start times, and locations were simulated for the pumpshutdown and pipe repair events. Hydraulic and water quality modelling using EPANET 2.2 was usedto simulate low-pressure events and intrusion of microbial contamination in the drinking waterdistribution networks. Quantitative microbial risk assessment (QMRA) was used to estimate potentialpublic health risks using the Swedish QMRA tool. Campylobacter, Norovirus, and Cryptosporidiumwere selected as reference pathogens for simulating intrusion transport within the drinking waternetwork based on their health problem severity, persistence in water supplies, and resistance to chlorinecompound disinfectants. The study area was taken from the virtual network files generated usingHydroGen. This study showed that the volume of intrusion depended on the magnitude but mainly onthe duration of pressure drop. Also, the length of the pipes experiencing pressure drop and the numberof intrusion nodes affected the volume of intrusion. The location and magnitude of maximum nodalpathogen concentration changed significantly by changing the pump shutdown's start time and locationof pipe repair. Generally, the pump shutdown event affected extended areas with low pressure in thewater distribution network than the pipe repair. The QMRA results showed a considerable infection riskin all studied pump shutdown scenarios. The pipe repair duration was crucial in increasing or decreasingthe infection probability. The findings of hydraulic modelling and QMRA could benefit the watermanagers in deciding mitigation strategies.

Tillskottsvatten i avloppsledningsnät medför stora kostnader i form av underhåll,ökad mängd kemikalier och energi som även belastar miljön. Syftet med detta examensarbetevar att få ökad förståelse av temperaturförhållanden mellan spillvattenoch mark för att förbättra modelleringen av tillskottsvatten. Hypotesen är att spillvattentemperaturensjunker vid inläckage då temperaturen på tillskottsvattnet ärlägre än spillvattnet. Ett spillvattenrör med en längd på ungefär 2,5 km i Umeåundersöktes med givare jämt fördelade längs sträckan. Metoden innebar att medmätvärden på temperaturerna för spillvattnet, luften i spillvattenröret och i markentillsammans med flödet och nivån på spillvattnet modellera värmeutbytet i COMSOLMultiphysics. Resultatet gav fyra liknande funktioner för både spillvattenregionenoch luftregionen som beskrev värmeutbytet mellan spillvattenröret och marken.Effektutbytena hade en linjär tendens som funktion av temperaturdifferensen mellanspillvatten och mark under mätperioden fram till maj månad men med en högspridning då effektutbytet är även beroende på flödet och inte bara temperaturdifferensen.Majoriteten av effektutbytet var mellan ytan på spillvattenröret ochspillvattnet. I regionen mellan luft och yta på spillvattenröret så var majoriteten aveffektutbytet ifrån strålningsutbytet mellan spillvattnet och ytan. Resultaten gaväven U-värden för regionen mellan spillvattenregionen och luftregionen i rörledningenoch dessa var omkring 4 W/(m2K) respektive 0,8 W/(m2K). Tillskottsvattnetmodellerades utifrån värmeutbytet och det visade på ökade flödesnivåer när det varvåtperioder med en noggrannhet på ± 1 kg/s. / Supplemental water in the sewer network entails large costs in the form of maintenance,increased amounts of chemicals and energy that also have a burden on theenvironment. The purpose of this thesis was to gain an increased understandingof temperature conditions between wastewater and soil to improve the modelingof supplemental water. The hypothesis is that the waste water temperature dropswhen leakage occurs and when the temperature of the additional water is lower thanthe wastewater. A wastewater pipe with a length of approximately 2.5 km in Umeåwas examined with sensors evenly distributed along the path. The method involvedmodeling the heat flow in COMSOL Multiphysics with measured values of thetemperatures for the wastewater, the air in the wastewater pipe and in the groundtogether with the flow and the level of the wastewater. The result gave four similarfunctions for both the wastewater region and the air region that described the heattransfer from the wastewater pipe to the ground. The heating effects had a lineartendency as a function of the temperature difference between wastewater and soilduring the measurement period up to the month of May, but with a high spread asthe heat transfer is also dependent on the flow and not just the temperature difference.The majority of the heat transfer was between the surface of the wastewaterpipe and the wastewater. In the region between the air surface on the wastewaterpipe, the majority was the heat transfer from the radiation between the wastewaterand the surface. The results also gave U-values for the wastewater region and theair region in the pipeline and these were around 4 W/(m2K) and 0.8 W/(m2K),respectively. The supplemental water was modeled on the basis of the heat transferand it showed increased flow levels when it was wet periods with an accuracy of ±1 kg/s.